Измерение твердости металлов и сплавов методом упругого отскока (по Шору)

h и h1 - высоты отскока бойка, мм; h2 - высота падения бойка, мм.

 

Испытание проводят при температуре окружающей среды.

При измерении твёрдости по Шору должны соблюдаться следующие требования:

. поверхность  испытуемого изделия или образца  должна быть свободной от масла  и грязи, иметь шероховатость  не более Ra= 2,5 мкм.

. поверхность  столика, на которую помещается  испытуемое изделие или образец, должна быть ровной, свободной  от масла и грязи.

. прибор  устанавливается вертикально по  уровню, вмонтированному в корпус  прибора;

. плоские  изделия или образцы должны  помещаться непосредственно на  столик, цилиндрические - устанавливаться  на подставку с V-образным вырезом;

. горизонтальная  установка изделия (образца);

. скорость  проведения испытания должна  быть не более 5 ударов в 10с.

. изделие  или образец должны лежать  на столике плотно, устойчиво, чтобы  не произошло смещение во время  испытания;

. расстояние  между двумя соседними отпечатками  и от края образца или изделия  до отпечатка должно быть не  менее 2 мм.

При измерении непосредственно на изделии его масса должна составлять  не менее 5 кг. Масса образцов, устанавливаемых на столик твердомера, должна составлять не менее 0,1 кг и они должны иметь толщину не менее 10 мм.

Среднее арифметическое результатов измерения принимается за твёрдость данного образца или изделия при условии, что разность между наибольшим и наименьшим значением результатов измерений не превышает 5 единиц. В случае отличия более чем на 5 единиц, испытание повторяют, удвоив количество измерений (отпечатков).

Твердость по Шору указывают с округлением до целой единицы. В шкале Шора за 100 единиц принята максимальная твёрдость стабилизированного после закалки на мартенсит образца из углеродистой инструментальной стали, что соответствует высоте падения бойка 13,6±0,3 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Экономическое обоснование испытаний

 

 

Для проведения измерения твёрдости требуется ручной склероскоп. Его цена варьируется с 20 тыс. рублей до 30 тыс.рублей. Возьмем  для расчётов максимальную цену для данного оборудования.

Аренда помещения составляет -10000 рублей

Так же для выполнения измерений твёрдости требуется один оператор.

Время на техническое обслуживание в эксплуатации составляет 5 часов в неделю.

Затраты на техническое обслуживание в эксплуатации за год составляют 10÷15 % от стоимости оборудования, т.е.

 руб/год

Один раз в год прибор проходит поверку. Тарифная ставка поверителя 80 рублей в час, 3 часа занимает процесс поверки. Следовательно, затраты на поверку составляют по формуле 1:

, (1)

где - коэффициент отчислений на социальное страхование (26%), (1,26);

- количество часов;

- тарифная ставка поверителя.

 руб.

Заработная плата оператора, проводящего испытания вычисляется по формуле 2:

, (2)

где - трудоемкость работы (в часах);

- часовая тарифная ставка (76,3 руб.);

- коэффициент начисления на  дополнительную заработную плату (24%), (1,24);

- коэффициент отчислений на  социальное страхование (26%), (1,26);

n - количество рабочих дней в году.

 руб./месяц

 руб./год

Суммарные текущие затраты на испытания за год по формуле 3:

(3)

 руб.

Прочие непредвиденные затраты составляют 3% от суммарных текущих затрат:

 руб.

Таким образом, общая стоимость использования оборудования при испытаниях за год вычисляется по формуле 4:

(4)

 руб./год

С учетом НДС (18%) руб./год

Рассчитаем стоимость одного испытания по формуле 5:

Где - общая стоимость  оборудования за год;

А – количество рабочих часов за год.

Исходя из среднего «условного» времени, время одного полноценного испытания составляет 1 час. Рассчитаем количество рабочих часов за год:

часов/год.

руб.

 

Таким образом, общая стоимость одного испытания составляет 317,88 рублей.

 

 

3.1 Срок окупаемости

 

Срок окупаемости (Т) представляет собой время, в течение которого за счет производства  и реализации осуществляется 100%-й возврат расходов. Он измеряется в годах или месяцах.        Срок окупаемости должен быть меньше нормативного срока окупаемости (Т < 3 года в условиях инфляции) либо меньше срока, приемлемого для организации.

Срок окупаемости определяется по формуле 6:

,(6)

Где, П – получаемая прибыль, руб. 

Для данного расчета получаемую прибыль(П)  будем рассчитывать по формуле 7:

 

  , (7)

Где, nисп – количество выполняемых испытаний в год;

Сисп - общая стоимость одного испытания.

Оператор выполняет по 4 испытания в день, таким образом за год высчитываем по формуле 8:

, (8)

Где, n - количество рабочих дней в году.

Таким образом, в год оператор выполняет 996 испытаний.

  Рассчитаем прибыль за год  по формуле 7:

руб.

Рассчитываем срок окупаемости оборудования по формуле 6:

 

г.

 

Таким образом,  данное оборудование окупиться в течение 2 лет.

 

Заключение

Применение методов механических испытаний на твердость в настоящее время получило чрезвычайно широкое распространение. Они позволяют: 1.Легко и быстро испытывать ограниченно малые объемы металла;  2. Проводить механические испытания тогда, когда практически никакие другие способы по тем или иным причинам использовать нельзя;   3. Испытывать материалы практически без повреждаемости (другие методы механических испытаний сопровождаются безвозвратным повреждением испытуемого образца материала);      4. Использовать образцы с предварительной обработкой только малого участка поверхности материала;        5. Определять твердость в микросечениях и микрообъемах, например в структурных составляющих, отдельных фазах или слоях материала;  6. Использовать компактные портативные приборы, позволяющие выполнять измерения на готовых изделиях;       Таким образом, из главных преимуществ метода упругого отскока по Шору, является простота и оперативность, так же позволяет производить измерения прямо на готовых изделиях, крупногабаритных деталях и криволинейных поверхностях.          Вследствие этого, данный метод часто применяется в заводской практике — преимущественно для быстрого контроля результатов термической обработки стальных изделий (закалки и отпуска).      Этот метод отличается от других методов (например, Бринеля, Роквелла), тем что он применяется в тех случаях, когда из-за опасности испортить поверхность готовой детали нельзя применить метод вдавливания.   Однако у данного метода есть существенный недостаток – это точность измерения твердости, он не так точен по сравнению с другими методами, так как высота отскакивания бойка зависит не только от твердости испытуемого металла, но и от множества других причин: от толщины металла, от степени шероховатости его поверхности, внутренней структуры и т. д.

Литература

 

1. ГОСТ 23273-78. «Металлы и сплавы. Измерение твердости методом упругого отскока бойка (по Шору)»
2. ГОСТ 8.426-81.«Государственная система обеспечения единства измерений. Приборы для измерения твердости металлов методом упругого отскока бойка (по Шору). Методы и средства поверки»
3. ГОСТ 8.516-2001.«Государственная поверочная схема для средств измерений твердости металлов по шкале твёрдости D»
4. Медведев А. Экономическое обоснование предпринимательского проекта//Мировая экономика и международные отношения.1992№6,7
5. Колупаев А.А. Методические указания к выполнению курсовой работы  «Планирование, обработка и анализ эксперимента», Ижевск, ФГБОУ ВПО «ИжГТУ имени М.Т. Калашникова», 2013 г. - 9 с.